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python面向对象19object根类weakref弱引用

jiezi

1.object 根类

object类是所有类的父类，因此所有的类都有 object 类的属性和方法。我们显然有必要深入研究一下 object 类的结构。对于我们深入学习 Python 很有好处。
其实我们在前面第 17 讲介绍继承的时候，其实就已经介绍 object 根类的一部分，包括使用 mro() 函数查看类的继承关系，这次我们从另外角度来说明 object 根类。

还是通过一个例子开始：

class Person:
    count = 0
    
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def say_age(self):
        print("{0}的年龄是:{1}".format(self.name, self.age))

obj = object()
print(dir(obj))

s = Person("聂发俊", 100)
print(dir(s))

运行结果：

['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'age', 'count', 'name', 'say_age']

程序说明：
这段程序已经很熟悉了，运行原理就不过多赘述了。我们对比一下对象 obj 和对象 s 所返回的属性列表，发现相比增加了一下几个属性：__dir__, __module__,__weakref__,age,count,name,say_age。首先说简单的：

  1. 实例属性: name,age
  2. 类属性：count
  3. 实例方法：say_age

2. __dir__属性列表

只有存在类方法 (静态方法)、类属性、实例属性、实例方法中至少一项，才会有__dict__ 属性。如上面例子中的对象 obj，就没有__dict__ 属性。

3.__module__模块属性

代表当前对象运行的模块

class Person:
    pass

p = Person()
print(p.__module__)

运行结果：

__main__

程序说明：默认运行在 __main__ 模块下。

4.__weakref__弱引用属性

说起弱引用，就不得不说前面提到的 Python 垃圾回收机制，垃圾回收机制最核心的机制就是引用计数。weakref的弱引用是相对于引用计数而言的，引用计数的方式也可以叫做常规引用或者强引用 (后面个人定义，如果不对，请多多指教。)
相同点：无论是常规引用还是弱引用，都能够通过引用的方式获取到被引用对象的地址，换句话说，就是可以具有被引用对象的想用的操作
区别：常规引用会增加引用计数，但是弱引用不会增加引用对象

默认情况下是没有弱引用的：

class Person:
    pass

p = Person()
print(p.__weakref__)

运行结果：

None

程序说明：普通对象在默认情况下是不存在弱引用的。

下面我们就介绍一下弱引用常见的两种形式

4.1 weakref.ref(p_object)方法

使用 weakref.ref 方法是最常规的方法，返回的是一个 weakref 类型对象，如果需要只用引用, 需要通过 () 才能获取到被引用对象。
示例代码：

import weakref
import sys


class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


def ref_callback(reference):
    print("ref_callback")
    print(reference, "this weak reference invalid")


p1 = Person("聂发俊", 100)
print(sys.getrefcount(p1))


# 使用 weakref.ref 方法构建弱引用
wek1 = weakref.ref(p1, ref_callback)
print(sys.getrefcount(p1))
print("--" * 20)

print(p1.__weakref__)
print(wek1)
print(wek1())
print("{0}的年龄是:{1}".format(wek1().name, wek1().age))

print('--' * 20)
del p1
print(wek1)

运行结果：

2
2
----------------------------------------
<weakref at 0x00000260D5978CC8; to 'Person' at 0x00000260BE779908>
<weakref at 0x00000260D5978CC8; to 'Person' at 0x00000260BE779908>
<__main__.Person object at 0x00000260BE779908>
聂发俊的年龄是:100
----------------------------------------
ref_callback
<weakref at 0x00000260D5978CC8; dead> this weak reference invalid
<weakref at 0x00000260D5978CC8; dead>

程序说明：

  1. 第一部分, 两部分的引用数目都是 2(为什么是 2，可以看前面的垃圾回收机制)，说明弱引用不会增加引用计数。
  2. 创建弱引用以后，被引用对象的 __weakref__ 也有值了，指向和 wek1 一样的地址。wek1是一个 weakref 类型的对象，只有使用 wek1() 的方式，才能获取被引用对象__main__.Person, 使用被引用对象的实例属性，也需要带上()
  3. 当删除被引用对象是，会触发构建弱引用的指定的回调函数 ref_callback, 同时wek1 的弱引用状态变成 dead 状态。

4.2 weakref.proxy(p_object, callback)方法

使用 weakref.proxy 方法创建弱引用返回被引用对象，类似于 a=b 操作，这个是和使用 ref 函数不一样的地方。
示例代码：

import weakref
import sys


class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


def proxy_callback(reference):
    print("proxy_callback call")


p1 = Person("聂发俊", 100)
print(sys.getrefcount(p1))


# 使用 weakref.proxy 方法构建弱引用
wek2 = weakref.proxy(p1, proxy_callback)
print(sys.getrefcount(p1))
print("--" * 20)

print(p1)
print(wek2)
print("{0}的年龄是:{1}".format(wek2.name, wek2.age))

print('--' * 20)
del p1
print(wek2)

运行结果:

2
2
----------------------------------------
<__main__.Person object at 0x0000010E9784F388>
<__main__.Person object at 0x0000010E9784F388>
聂发俊的年龄是:100
----------------------------------------
proxy_callback call
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 30, in <module>
    print(wek2)
ReferenceError: weakly-referenced object no longer exists

程序说明：

  1. 引用计数的数目同上面的例子
  2. 使用 weakref.proxy 返回的被引用对象，p1和 wek2 指向相同的地址0x000001EFF7219908, 使用实例属性不需要()
  3. 当删除被引用对象 p1，方法weakref.proxy 指定的回调函数 proxy_callback 会被调用，注意 因为被引用对象先被删除，然后在执行回调函数，这个时候虽然有参数 reference 代指被引用对象，但是不能使用，因为已经被删除了
  4. 这个时候打印 wek2 会提示错误信息，因为被引用对象 p1 被删除了，无法获取对象

4.3 弱引用简单总结

  1. weakref.ref()返回 weakref，使用被引用对象需要使用() 进行辅助，删除被引用对象时，weakref状态变成dead.
  2. weakref.proxy()返回被引用对象，可以直接使用被引用对象，删除被引用对象时，proxy不能再继续使用，无法再获取被引用对象。
  3. 目前在实际开发中没有使用到弱引用，具体使用场景等后面有具体使用场景再补充。

备注：
更多精彩博客，请访问: 聂发俊的技术博客
对应视频教程，请访问:python400
完整 markdown 笔记，请访问: python400_learn_github

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